淺談超聲回彈綜合法檢測橋梁結構混凝土抗壓強度

王璽

（甘肅恒石公路檢測科技有限公司 甘肅蘭州 730070）

1 概述

在橋梁結構工程檢測中，混凝土強度的評定是其中一項重要的內容，而混凝土強度的好壞影響著工程建設項目的整體質量與水平。而混凝土強度現場評定的方法，主要包括核心算法、鉆芯取樣法以及超聲回彈法綜合法等。其中超聲回彈綜合法是依據混凝土表面回彈、內部密實度等多指標綜合評定混凝土強度，檢測的結果更加的真實可靠，設備簡單且操作簡便，成本較低，目前在公路工程中的混凝土強度檢測試驗里得到廣泛應用。

2 超聲回彈綜合法應用

以國道316線某段地震災后恢復重建工程中某橋梁工程交工驗收前的質量檢測為實例，簡述采用超聲回彈綜合法檢測混凝土抗壓強度的應用經驗。

2.1 主要儀器和設備

（1）NM-4B超聲波檢測儀2臺。

（2）ZC3-A混凝土回彈儀3臺。

（3）鋼卷尺2把。

回彈儀作為超聲回彈法綜合檢測中最主要的儀器，首先通過在標準狀態下回彈產生的結果進行分析，能夠有效的判斷混凝土的抗壓強度，但是在使用回彈儀的過程中，必須要加強對于回彈儀的正確校準和維護。如果在檢測時發現回彈儀的回彈值存在異常則必須要及時的進行解決，否則很有可能造成回彈儀檢測結果存在問題[1]。

2.2 被測構件及檢測數量確定

該橋上部結構為5～13m預應力混凝土空心板，每一孔作為一個檢測單元，共設五個檢測單元。墩臺總數為6個，抽檢其中2個墩臺，共2個檢測單元。

2.3 測區布置

針對該橋，由于梁板只有一個表面（底面）可供檢測，故對選定的空心板底面布置10個測區，在每個測區布置16個回彈值測試點，超聲測試布置3個測點[2]，具體布置見圖1所示。

2.4 回彈值的測量與計算

試驗首先采用回彈儀對橋梁空心板底面的10個測區各進行8次回彈沖擊，其中每個測區共得到16個回彈值，將16個回彈值進行排序后，取排序為5～12的10組回彈值的算術平均值為最終的回彈值R。回彈值R按公式（1）計算：

式中：Rm——測區平均回彈值，計算至0.1；

Ri——第i個測區的回彈值。

非水平狀態測得的回彈值，應按公式（2）修正：

式中：Ra——修正后的測區回彈值；

Rα——測試角度為α的回彈修正值。

圖1 超聲回彈綜合法測點

2.5 超聲聲速值的測量與計算

對于混凝土試件的測區超聲波聲速采用下列公式計算：

式中：v——測區聲速值，km/s；

S——超聲測距，mm；

tm——測區平均聲時值，t1，t2，t3分別為測區中3個測點的聲時值。

由于測點布置在混凝土空心板底面，測試值應按下列公式進行修正：

式中：va——修正后的測區聲速值，km/s；

β——超聲測試面修正系數。在混凝土澆灌頂面及底面測試時，β=1.034；在混凝土側面測試時，β=1。

2.6 混凝土抗壓強度的推定

在采用超聲回彈綜合法檢測混凝土抗壓強度時必須要保證混凝土的齡期為14-1000d左右，也就是說如果混凝土的齡期超過1000d之后，則檢測結果基本失效，所以在實際工程測試過程中，最主要的就是要加強對混凝土齡期的控制。但是目前大多數的委托檢測單位內部試驗人員對最新試驗規程和標準不夠熟悉，而項目現場的試驗人員也沒有對試驗結果進行復核，所以導致很多項目中依然采用原有規程去評定超齡期的混凝土抗壓強度[3]。根據上述公式計算得到的回彈值、超聲波聲速值用以推導混凝土抗壓強度推定值，如公式（6）、（7）所示。

n——測區數。

混凝土抗壓強度推定值，應按下列規定確定：

（1）當結構或構件中測區數少于10h：

（2）當結構或構件中測區數不少于10個或按批量檢測時：

3 注意事項

（1）超聲回彈綜合法適用于齡期為14-1000d、抗壓強度為10～60MPa的普通混凝土抗壓強度的檢測，不適用于表層與內部質量有明顯差異或內部存在缺陷的混凝土構件的檢測。

（2）在現場檢測時，要帶一臺備用的回彈儀，當其他回彈儀在檢測過程中發現回彈值異常時，就用備用的回彈儀對回彈值異常的結構或構件重新檢測，通過這種方法可以消除因儀器問題造成的誤判[4]。

（3）柱身受力一般兩端大，中間小，梁中間部位截面上部受壓下部受拉，梁兩端1/4范圍剪力較大，上部受拉，如果按照規程要求在構件上均勻分布測區，一般情況下都可以覆蓋構件的受力及薄弱部位。但是在現場的檢測中，一些檢測人員為了檢測方便，對測區的分布隨意，或將測區全部布置在結構或構件的局部，造成回彈結果沒有代表性，降低了混凝土強度推定值的保證率。

（4）回彈儀的操作，表面看很簡單，但在實際操作中，很多是不規范的，特別是檢測混凝土梁板板底面時，有些人由于手部力量不足，回彈儀的軸線與混凝土檢測面不能保持垂直，從而造成誤差。檢測混凝土側面或表面時，操作者往往會將回彈儀快速地沖向檢測面，使回彈儀內部結構受外力沖擊，造成回彈儀使用壽命縮短，正確的方法是將回彈儀的彈擊桿貼住檢測面，然后緩慢施壓，讀數后快速復位[5]。

（5）由于在混凝土制備過程中，會受到空氣中的二氧化碳造成混凝土表面產生硬度非常高的二氧化鈣，這樣也就會造成混凝土表面的回彈值增大，導致抗壓強度測試不準確。在回彈法檢測的過程中，如果碳化深度必須要進行修正，這樣才能夠提高檢測的精準度，由于我國主要根據混凝土碳化的深度來判斷混凝土檢測的曲線，為此碳化深度值的特區也能夠直接影響混凝土強度的判斷，在碳化深度測試開始之前，最主要的就是對粉飾裝修面進行全面的分析，如果在測試過程中碳化深度出現一片紅的情況，則表明碳化深度為零，而在受到裝修成堿性的影響，必須要加強對于測試孔的觀察。

（6）一般不要在兩塊模板的接縫處測量，因為該處在搗制混凝土的時候，會出現漏漿現象，造成局部的水灰比變小，表面的氣孔也減少，表面強度增加，碳化值減少，原則上不要使用沖擊鉆打孔，因為沖擊鉆高速旋轉的鉆頭，將里面沒有碳化的粉末，摩擦到已經碳化的混凝土上，造成清孔困難，碳化界面不清，影響測量準確度。建議用錘鑿打孔，三次以上，并取其平均值。碳化深度值的測量準確與否，對混凝土強度推定值影響非常大，測量時一定要認真仔細。

4 結語

綜上所述，回彈法檢測混凝土抗壓強度的準確度受多種因素影響，在檢測過程應多加注意和研究。同時在檢測過程中要時刻把握應注意的事項，對回彈法檢測混凝土抗壓強度的準確度影響較大，檢測人員應嚴格按照規程操作，盡量將人為誤差降到最低。對檢測強度達不到設計要求且碳化值較大的混凝土，一般要求用砂輪將表面的碳化層打磨掉，再進行回彈，或者用鉆芯的方法對混凝土強度換算值進行修正。我們要靈活地運用綜合檢測的方法，真實準確的評價混凝土的強度，為公路工程的質量監控和安全使用提供科學的依據。